[实用新型]氮化镓PIN二极管

说明书

氮化镓PIN二极管。涉及一种氮化镓功率半导体器件。提供了一种增大器件结构中漂移区的长度，提高器件的阻断电压，同时使阳极电极、阴极电极和场板电极汇集于器件结构的顶面，形成一种共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的应用的氮化镓PIN二极管及其制备方法。本实用新型具有增大器件结构中漂移区的长度，提高器件的阻断电压，同时使阳极电极、阴极电极和场板电极汇集于器件结构的顶面，形成一种共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的应用等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种氮化镓功率半导体器件，尤其是一种高阻断电压的氮化镓PIN二极管，属于电力电子器件技术领域。

背景技术

氮化镓半导体具备禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优点，氮化镓PIN二极管因其高阻断电压、低反向漏电流、高开关速度等优异特性在电源管理、5G移动通信、半导体照明、消费电子等领域具有广阔的应用前景。

现行技术中的氮化镓PIN二极管主要采用垂直与横向两种结构形式。

横向结构的氮化镓PIN二极管制作在异质外延的氮化镓半导体衬底上，所用外延基板为价格低廉的硅基板，或者碳化硅基板，或者蓝宝石基板。现行技术中一般通过增加横向结构氮化镓PIN二极管的漂移区长度即增加其横向尺度以获得较高的阻断电压，但因此会增大器件芯片尺寸和导通电阻，减小单位芯片面积上的有效电流密度和芯片性能，从而导致芯片面积和研制成本的增加。

垂直结构的氮化镓PIN二极管制作在同质外延的氮化镓半导体衬底上，现行技术中一般采用较大厚度的氮化镓半导体外延层以获得较高的阻断电压，但氮化镓外延半导体层的缺陷密度与外延层的厚度成正比，较大厚度的氮化镓半导体外延层中的缺陷密度较大，影响器件关键的阻断电压、导通电阻、反向漏电流等性能指标的提高，且目前氮化镓外延技术水平尚不足以制备大尺寸、高性能、低成本的自支撑氮化镓外延片，从而限制了氮化镓PIN二极管的性能和应用。

并且，垂直结构的氮化镓PIN二极管中的阳极电极位于器件结构的顶面，阴极电极位于器件结构的底面，或者通过制作台面结构使阴极电极位于台面底部的两侧，均为非共面的输入输出电极结构，不便于器件的平面集成及其在功率集成电路中的应用。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种增大器件结构中漂移区的长度，提高器件的阻断电压，同时使阳极电极、阴极电极和场板电极汇集于器件结构的顶面，形成一种共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的应用的氮化镓PIN二极管及其制备方法。

本实用新型的技术方案是：氮化镓PIN二极管，包括基板、过渡层、漂移层、阳极区、两个漂移通道、场板和金属电极层；

所述基板、过渡层、漂移层自下而上依次相接；

所述阳极区包括自下而上依次相接第二半导体层、第一半导体层和阳极区欧姆接触层；

所述漂移通道包括自下而上依次相接的通道漂移层、阴极区以及位于通道漂移层和阴极区内外两侧的漂移通道内隔离层和漂移通道外隔离层；

所述阴极区包括自下而上相接的第三半导体层和阴极区欧姆接触层；

所述阳极区和两个漂移通道分别与漂移层的上端相接；

所述漂移通道位于阳极区的两侧并由漂移通道内隔离层与阳极区相隔离；

所述场板内嵌入于漂移通道内隔离层中；

所述金属电极层包括阳极电极、阴极电极和场板电极；

所述阳极电极位于阳极区的顶部并与阳极区欧姆接触层相接；

所述阴极电极位于漂移通道的顶部与阴极区欧姆接触层相接；